神东矿区土地复垦效益评价

余学义 穆驰

摘要：土地复垦对矿区生态改善和经济发展有着重要意义。针对矿区因矿产资源开采造成的受损土地，基于神东矿区近10年土地复垦监测数据，整理了土地复垦影响因素等级标准，构建了矿区土地复垦效益评价指标体系，在此基础上，采用专家打分法和传统的评价模型，评价了神东矿区榆家梁煤矿土地复垦综合效益。结果表明，实施土地复垦使矿区土地类型大幅改善，塌陷地、堆积占地等受损土地面积减少，耕地、建设用地等可利用土地面积增加，矿区土地复垦面积增加了63%;同时，榆家梁煤矿的生态效益、经济效益和社会效益均有不同幅度提高，生态效益增加最为显著，增长率为56%，且根据评价等级标准，土地复垦后矿区效益分值均达到良好状态。该方法能对神东矿区土地复垦后取得的各项效益进行较准确的评价，有助于矿区生态、经济、民生协调可持续发展。

关键词：神东矿区;土地复垦;综合效益;评价模型

中图分类号：F 327文献标志码：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0204文章编号：1672-9315（2019）02-0201-08

0引言

神东矿区地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原交界处，由于煤炭资源大规模开采，已衍生一系列的矿区环境问题：采空区塌陷引起地表移动变形，使原有的地层构造发生改变，造成部分矿区产生塌陷、滑坡、泥石流等严重的地质灾害;矿产资源持续开采，改变了原始的水土平衡，导致地表水位下降，土壤质地疏松，土地荒漠化的面积日益增加;因矿产资源开采，山区地表产生裂缝并诱发泥石流，平原地区地表植被破坏造成水分和土壤流失，黄土沟壑区坡体失稳引起滑坡，丘陵地区地表下沉形成塌陷坑，同时，由于土壤养分流失，植被的原始生长环境遭到破坏，可用于耕地的面積逐渐减少，农作物大幅减产，不利于土地资源再利用，也影响矿区经济和综合效益可持续发展。

国内外学者在矿区土地复垦效益评价方面做了大量研究。美国最早对矿山土地复垦开展研究，较好地利用了GIS等先进技术对露天矿山和废弃矿区进行监测，同时通过改善盐碱化土地、治理污损土壤、减少水土流失进行土地复垦，并持续关注矿山土地复垦后的增长效益[1-2];白中科（1999）在国内较早提出综合效益在矿区土地复垦的重要性，他认为在土地复垦中应将生态效益、经济效益、社会效益进行规划，作为矿山开发不可或缺的影响因子，同时对土地复垦和效益评价做了明确划分，并建立了矿山土地复垦效益评价体系[3];张子平等人（2000）对矿区土地复垦的综合效益进行了重点分析，他们进行认为生态、经济和社会效益在矿区土地复垦中具有一定的延缓性，但随着资源的开发和人们对生活质量的要求，土地复垦产生的综合效益越来越明显[4]。国内外学者通过大量研究得到了很多成果，但没有将矿区土地复垦产生的各个效益进行综合分析。

将神东矿区的生态景观、经济发展和社会影响作为一个研究整体，从矿区土地复垦可行性为着手点，围绕矿区土地复垦质量、生态景观效果、耕地复垦面积和居民满意度等影响因子，将非线性评价理论引入到矿区土地复垦综合效益评价中，构建了一种基于层次分析法的矿区土地复垦评价模型，同时，选取土地复垦率、水土流失治理率、生态景观效果等最小影响因子作为评价指标，对神东矿区榆家梁煤矿的土地复垦效益进行评价，根据评判标准，采用专家打分法，计算了矿区土地复垦前后生态、经济和社会效益分值，综合评价了土地复垦后带来的综合效益。

1矿区土地复垦意义和分区

1.1矿山土地复垦意义

复垦后的土地可用于林业恢复、渔业养殖、农用耕地，也可将恢复后的土地进行二次开发，用于房屋建设、旅游开发、娱乐用地。因此，实施土地复垦是对矿区生态环境改善和居民生活条件提高的基础保障，对矿区的生态效益、经济效益和社会效益会有明显的促进作用，实施矿区土地复垦具有重要意义，主要表现为以下方面[5-6]

1）土地复垦是保障矿区土地资源再利用、解决人对土地需求的有效途径。我国人均耕地不足，随着社会进程加快，大量农用地已转换为工业和建设用地，耕地不足的现象越来越明显;

2）土地复垦是提高矿区生态环境和居民生活条件的必要因素。由于采矿因素影响，矿区受损土地面积增大，地质环境遭到破坏，甚至引起矿区不可逆的生态问题;

3）土地复垦是矿区保持经济增长的有效途径。土地复垦对矿区经济可持续发展有着重要意义，实施矿区土地复垦是缓解人地供需之间矛盾，促进矿区经济持续健康发展的需要。

1.2矿山土地复垦分区

对我国矿山土地受损分区，有助于矿区土地复垦评价研究。中国矿业大学卞正富教授根据矿区破坏类型对我国矿山复垦分区进行了划分[7]，见表1.

2矿区土地复垦评价方法

2.1综合评价理论模型

1）将因素集U={u1，u2，u3…，um}按某些属性c将其划分成s个因素子集，使其满足U=U1∪U2∪U3∪…Us，同时对于任意的i≠j，i，j=1，2，3，…，s，均有Ui∩Uj=μ.如果在s个子集里，还有子集需要再划分，则将子集继续当作因素集层层划分，从而构成一个多级评判因素集合[8];

2.2确定矿区土地复垦评价等级

参考相关土地复垦研究成果，根据我国矿区土地复垦现状，选取5个等级评价标准，定义评语集为：{“很好”、“良好”、“一般”、“较差”和“很差”}，矿区土地复垦综合效益评价等级标准见表2.

2.3确立矿区土地复垦评价体系

结合相关研究成果，参考专家意见，根据矿区土地复垦标准，对土地复垦产生的各项效益进行综合评价。同时，结合矿区的实际生产情况，从生态环境优化、经济包容性增长和社会和谐可持续发展3个方面进行了分析，结合类似指标筛选出适合矿区土地复垦效益的代表性指标，以生态效益、经济效益和社会效益的3个因素子集，下设15个二级指标，从而建立评价指标体系。各指标层的内容及计算方法见表3.

2.4判断矩阵一致性检验

根据层次分析法计算各指标层影响因素的权重值，运用专家打分法按照评价体系的基本原则，对每一结构层的影响因素进行相互比较，得到判等级效益评价标准赋值级别和特征描述1很好当赋值级别在80以上100以内，通过土地复垦，矿区重构新的土地生态体系，形成自然与人工复合的绿色景观很好，生态环境最优，社会和经济效益达到最佳，土地可持续利用与生态良性循环发展。2良好当赋值级别在60以上80以内，矿区生态环境较稳定，人工与自然形成的复合景观较好，生态环境良好，社会和经济水平较高，土地复垦资金充足，生态环境和矿区经济协调发展。3一般当赋值级别在40以上60以内，矿区土地复垦结果可满足国土要求，形成的自然景观与人工结合一般，矿区生态环境达到标准，社会效益与经济水平一般，土地复垦资金来源与支出保持平衡，整体效果一般。4较差当赋值级别在20以上40以内，复垦后的矿区综合标准勉强满足国土要求，矿区自然景观受生产影响较大，生态环境较差，社会和经济效益显现缓慢，土地复垦资金没有保障，生态环境与经济协调发展较差。5很差当赋值级别在20以内，土地复垦结果未能达到标准，复垦后的土地不能用作农业和林业用地，矿区生产严重破坏生态环境，社会和经济效益受到负面影响，土地复垦没有资金来源，生态环境和矿区经济不能协调发展。别矩阵，并计算该矩阵的最大特征值和对应的特征向量，从而得到每一指标层各因素对准则层的权重。即：lj=mj=1rij-0.5，j=1，2，3，…，m对矩阵R每一行元素求和，同时结合公式irij=m（m-1）2计算对角线所有元素总和，并将结果通过公式wi=lii=2lim（m-1）对其进行单值量化处理，wi即为评价因素的权重[10-11]。根据判断矩阵的权重值，引入9个不同阶层的標度值，同时将最大特征值与矩阵维数差额的平均值，作为衡量判断矩阵一致性的指标，即

CI=λmax-nn-1

式中λmax为最大特征值;n为矩阵维数。

为了判定不同阶级矩阵是否满足一致性，引入判断矩阵随机性指标，见表4.表3矿区土地复垦综合效益评价指标和计算方法

Table 3Comprehensive benefit evaluation index and calculation method for land reclamation in mining area目标层准则层指标层指标内容和计算方法〖3〗土地复垦率C1矿区已复垦的面积与总面积的比例〖3〗绿色植被覆盖率C2矿区耕地、林地复垦面积与总面积的比例

生态效益B1〖3〗水土流失治理率C3矿区复垦后水土流失治理率与复垦前水土流失治理率的差额〖3〗矿区生物多样性C4复垦后矿区有机物、微生物等有机生态综合体的比重〖3〗土地复垦质量C5反映通过实施土地复垦后矿区土地质量状况〖3〗生态景观效果C6复垦后矿区景观对生态效益的改良效果矿区土地复垦综合效益A土地利用率C7矿区复垦后土地再利用面积与复垦前土地面积比率〖3〗残煤回收率C8反映复垦后矿区残煤的回收量与残煤总量的比例经济效益B2〖3〗居民人均收入C9反映土地复垦后矿区居民全面总收入的平均值〖3〗土地复垦投入比例C10反映矿区投入资金与产出值的比例〖3〗农业用地面积C11反映矿区土地复垦前后农业用地面积变化情况居民满意度C12指示矿区土地复垦实施后居民对项目的满意人数占矿区总人数的比例

社会效益B3〖3〗基础设备配套率C13反映矿区基础设备购置数量和各个区域设备的配置比率〖3〗复垦耕地粮食产量C14矿区土地复垦后粮食产量与复垦前粮食产量的差额〖3〗保障就业率C15反映矿区土地复垦项目实施后对矿区居民就业率的保障当矩阵维数大于1时，判断矩阵与同阶矩阵一致性指标的比值作为矩阵随机性比率[14]，记为CR，当CR=CIRI<0.1时，该层次计算结果满足判断矩阵一致性，否则需要调整矩阵的指标数值使其满足一致性。

2.5建立矿区土地复垦评价模型

以矿区土地复垦效益评价为研究对象，结合土地复垦质量、生态景观效果、农业耕地面积和居民收入水平，采用层次分析法对矿区土地复垦效益进行综合评价。根据评价指标的属性不同，将矿区土地复垦效益评价分成4个层次，建立综合效益评价模型，如图1所示。

3神东矿区土地复垦可行性分析

3.1矿区土地复垦现状

神东矿区形成的采空区面积已达42 km2，受损土地面积近56.21 km2，但矿区土地复垦面积并不达标，复垦率仅为11.3%.从榆林市国土局获悉，截止2017年，神东矿区土地复垦项目已达10项，计划2020年该项目要增至18项，土地复垦项目投入资金达15 302.6万元，各类土地受损复垦面积为2 150 km2[13-15]。

据统计，榆林市矿区土地复垦主要类型包括：农业用地、建设用地、林草地、水产养殖以及其他用地。农业用地是满足区域的农业生产;矿区用地主要用于矿区井田的资源储备;建设用地用于地表构筑物建造的土地;林业用地主要分为林地和草地;其他用地作为不含上述用途的土地。神东矿区土地复垦面积统计见表5.

因素农业用地建设用地矿区用地林业用地其他用地塌陷地3 0851 0231 1611 318428堆积占地792-251-157开采占地80611315951-其他破坏占地1 282--170126合计5 9651 1361 5711 539711注：数据来自榆林市国土资源局。

3.2矿区土地复垦适宜性

神东矿区具有地表松散层较厚、土壤存水能力弱、土地自然条件差等特点，土地被破坏后受诸多因素限制难以恢复，通过挖、填治理方法进行土地复垦影响因子较大，因此神东矿区土地复垦采用最小影响因子进行评价，其限制因素及分级指标都由单因子（限制因素最小因子）确定，单因子作为评价体系的决定层，对影响矿区的复垦因素有重要影响[16]。综合考虑神东矿区主要评价因子，得出土地复垦影响因素等级标准，见表6.

从表6可以得出，地表砂土为林地、耕地和牧草地的重要组成部分;表土层厚度越大有助于矿区土地复垦;地表坡度越小对土地破坏影响越小。因此，根据矿区土地复垦目标，结合区域环境状况和经济发展特征，通过矿区土地复垦影响因素的最小因子进行科学合理调整，增加地表土质的养分，使林地、耕地、牧草地更好地适应地表物质，提升矿区土地复垦效果。

4神东矿区土地复垦效益评价

4.1矿区土地复垦评价指标体系

选取神东矿区榆家梁煤矿土地复垦综合效益作为评价对象，结合该矿地质环境，整理并筛分矿区效益影响因子，将每一指标的作用因素进行相互比较，建立榆家梁煤矿土地复垦评价体系。根据模糊评价法，选取生态效益、社会效益、经济效益的3个影响因子作为神东矿区榆家梁煤矿的综合效益指标层进行判别，首先确定准则层的权重为A=[0.510 2，0.315 1，0.178 8]，其次通过一致性检验CR=0.081 2<0.1，因此可以确定准则层权重值通过一致性监测[17-18]，同理可得到指标层的权重值，见表7.

综合以上计算结果，结合表2矿区土地复垦效益评价等级标准，得出各项效益评价分值，见表8.

评价标准良好良好良好良好复垦前后效益增长值28.0822.2217.1022.88从表8可以看出，矿区土地复垦前，由于煤炭资源大量开采，使矿区在生态、经济、社会和综合效益均有处于较差级别，通过实施土地复垦，使矿区各项指标效益分值均大幅增长，增长率为32%～56%，其中生态效益增幅最显著，土地复垦后各项指标效益均达到良好状态。

5结论

1）通过实施土地复垦，神东矿区土地复垦面积增加了63%，矿区土地类型大幅改善，主要表现为矿区塌陷地、堆积占地、开采占地等受损土地面积减少，矿区农业用地、建设用地、林业用地面积增加，同时，根据土地损毁状况和土地复垦适宜性、可行性分析，可以发现神东矿区土地复垦适宜性高、复垦潜力大且各项保证条件稳定;

2）模糊综合评价模型不仅计算出了榆家梁煤矿土地复垦前后生态、经济、社会和综合效益各项分值，还得出了土地复垦后矿区效益评价的等级标准。结论显示，通过实施土地复垦，榆家梁煤矿效益分值显著增加，最高增长率达56%;

3）土地复垦使矿区生态效益、经济效益、社会效益均达到良好状态，不仅对工矿企业安全绿色生产、持续健康发展有着重要意义，还对改善居民生活环境、增加矿区生态景观、带动矿区经济发展有着积极促进作用，同时对矿区的可持续发展和安定团结有着深远影响。

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